构造应力场研究综述21
构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响研究
构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响研究构造应力场是指地球内部因地壳的构造和运动所产生的应力分布。
裂缝是岩石中由于受到应力作用而产生的断裂带，它对地质工程和地下水资源的开发利用具有重要意义。
本文将探讨构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响，以期增加对岩石力学行为的了解。
首先，构造应力场对裂缝发育的影响主要体现在裂缝的方向和形态上。
岩石中的裂缝往往会沿着最大主应力方向发育，因为在这个方向上受到的最大应力使岩石易于断裂。
而其他两个主应力方向则对裂缝的发育不具有直接影响。
此外，构造应力场的强度也会影响裂缝的数量和密度。
较高的应力强度会导致更多的裂缝产生，从而增加了岩石的破碎程度。
其次，构造应力场对裂缝的形态也会产生重要影响。
在构造应力场的作用下，裂缝的形态可以分为张开式和滑移式两种。
张开式裂缝是指在受到拉应力时，岩石中的裂缝会张开形成一个突出的裂纹。
相反，滑移式裂缝则是在受到剪应力时，岩石中的裂缝会沿着水平面滑移，使岩石产生破碎和位移。
构造应力场的不同会导致不同类型的裂缝形态出现，这对于岩石力学参数的测定和地质灾害的预测都具有重要意义。
另外，构造应力场还对岩石的破碎特征产生影响。
岩石的破碎程度是指岩石内部的颗粒间隙度和岩石碎片的形状。
构造应力场会通过施加应力使岩石发生破碎，形成颗粒间隙。
在强烈的构造应力场作用下，岩石的破碎程度会增加，导致岩石的物理力学性质发生变化。
例如，岩石的孔隙度增加会使其渗透性增大，影响地下水流动和储集。
此外，构造应力场还会导致岩石产生不均匀破碎，破碎程度在空间上有所差异，这对于岩石的力学行为研究具有重要意义。
总结起来，构造应力场对裂缝发育与破碎特征产生较大影响。
它决定了裂缝的形态和方向，影响岩石的破碎程度和力学性质。
了解构造应力场对裂缝发育与破碎特征的影响，有助于地下水资源的开发利用、工程建设的安全设计，以及对地质灾害的预防和治理。
未来的研究可以进一步探究构造应力场的分布规律和作用机制，加深对岩石力学行为的认识，为实际工程和地质学理论的进步提供有力支撑。
福建地区震源机制解与现代构造应力场研究
福建地区震源机制解与现代构造应力场研究
福建地区震源机制解与现代构造应力场研究
研究了1996-2005年福建及邻区52次中小地震的震源机制和6组综合震源机制解,认为福建地区现今构造运动主要以拉张走滑运动为主,主压应力轴(P轴)总体为NW方向(300～320°).其中,沿海地区,地震破裂以走滑运动为主;内陆地区,地震以正断性质为主.主压应力轴方向自北而南呈规则性变化,北部(闽江断裂带附近)主压应力轴方向主要为NNW向;南部闽粤交界附近主压应力轴方向为NWW至近EW方向.
作者：林松建丁学仁陈为伟陈祥熊作者单位：福建省地震局,福州,350003 刊名：大地测量与地球动力学ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF GEODESY AND GEODYNAMICS 年，卷(期)：2009 29(5) 分类号：P315.72+7 关键词：福建地区震源机制解构造应力场中小地震主压应力。
地质构造应力场分析方法与原则
地质构造应力场分析方法与原则摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。
本次研究针对地质构造应力场的测量方法水力压裂法、井壁崩落法、磁组构法进行分析，并对地质构造应场力分析原则进行阐述，继而进一步丰富构造应力场的理论。
关键词：地质构造；构造应场力；应场力引言：构造应力场就是在一个空间范围内构造应力的分布。
构造应力场是作用在地壳某一地区内部的和由于这一地区某种变形的构造单元的发育而出现的应力总和。
应力场是一种物理场，它和其他物理场，如重力场、电滋场、位势场等一样，也是物质存在的一种形式。
场不是空间，而是在空间范围内某个物理量的按势分布。
随着时间的变化，场内各点的强度和方向也将发生变化。
构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。
1.地质构造应力场概述构造应力场概念是由我国地质学家李四光率先提出的。
1947年李四光提出用构造形迹反推构造应力场，并研究各种不同力学性质的构造形迹与应力方向、应力作用方式之间的相互关系。
1940年格佐夫斯基也提出研究构造应力场，并把用赤平投影求主应力轴方向的方法引进构造应力场的研究。
1950年一1996年国内外地质工作者结合地震地质的研究工作开展了构造应力测量，经多年努力，通过野外与室内实测证实了构造应力的存在，并探索、研究了行之有效的构造应力测量技术方法，完善了构造应力测量的理论基础，建立了可靠的测量技术方法和数据处理系统。
万天丰（1999）、武红岭（1999，2003）等将矿场构造应力场研究的方法延伸到盆地构造研究领域，取得了人量的研究认识和资料，极大地丰富了构造应力场研究理论，也为盆地构造应力场研究积累了丰富的地质认识和方法。
1970年构造应力场的研究有长足进展，逐渐深入到地质学的多个领域。
断裂带地质特征与构造应力场研究
断裂带地质特征与构造应力场研究地壳是地球最外层的固体岩石壳层，由岩石构成。
地壳内部存在许多断裂带，这些断裂带对地壳中的岩石的破裂和错动产生了重要的影响。
在断裂带的研究中，地质特征和构造应力场是两个重要的研究内容。
断裂带是地壳内层的岩石，在地壳运动的过程中，受到构造应力的作用而发生破裂和位移。
断裂带的形成是地震活动的重要迹象。
通过研究断裂带的地质特征，可以揭示地震活动的规律和地壳运动的机制。
断裂带的地质特征可以通过地震孕震区的观测和勘探来研究。
地震孕震区是指在地震活动频繁的地区，地震活动的能量积累较大，随时可能产生地震。
通过对孕震区的观测和勘探，可以发现地球表面的断裂带及其周围的地质构造特征。
另外，断裂带的地质特征还包括地壳的岩石性质和构造特征。
断裂带的岩石性质可以通过岩石试验和地球化学分析来研究。
地壳中的岩石具有不同的物理性质和化学成分，这些差异对断裂带的形成和演化产生了重要影响。
除了地质特征外，构造应力场是断裂带研究的另一个重要内容。
构造应力场是指地壳中存在的各种力的分布和作用状态。
构造应力场的研究可以通过地壳运动的观测和数值分析方法来进行。
地壳运动的观测可以通过地震波、形变观测和重力观测等方式获得。
数值分析方法则是利用计算机模拟地壳运动的过程，以揭示地壳中存在的应力场和应力分布。
通过断裂带地质特征与构造应力场的研究，我们可以更好地理解地壳的运动和地壳的变形过程。
这对于地震预测和地震灾害的防范具有重要的意义。
同时，断裂带的研究还可以为矿产资源的勘探和地壳工程的设计提供科学依据。
总之，断裂带地质特征与构造应力场的研究是地质科学中的重要内容。
通过对断裂带的地质特征和构造应力场的研究，可以更好地理解地壳中的岩石破裂和位置错动过程，揭示地震活动的规律和地壳运动的机制。
这对于地震预测和地震灾害的防范具有重要的意义，并为矿产资源勘探和地壳工程设计提供科学依据。
断裂带的研究将继续成为地质科学中的热点研究领域，为人类对地球的认识和利用做出更大的贡献。
构造应力场与断层活动关系研究
构造应力场与断层活动关系研究地球是一个充满活力的行星，其表面上的构造和断层活动是地球内部动力学作用的表现。
构造应力场是指地壳内各个构造单元之间的相互作用所产生的力场，而断层活动则是构造单元之间的相对移动行为。
研究构造应力场与断层活动的关系，对于了解地壳运动规律、预测地震灾害具有重要意义。
一、构造应力场的产生机制构造应力场的产生包括地球内部热对流、板块运动和地壳形变等多种因素。
首先是地球内部的热对流。
地球内部的热量通过地幔对流和板块运动的形式向外传导，导致地壳不断发生变形。
其次，板块运动也是构造应力场产生的主要原因。
地球的外固壳被分为多个大板块和小板块，它们相对运动，不断产生位错和应力，导致构造应力的积累。
此外，地壳形变也是构造应力场生成的重要驱动力。
地壳形变包括地震、岳陡标志与构造样貌等方面。
二、断层活动与构造应力场的关系断层活动是指岩石沉积物体发生断裂破坏，使岩层发生位移或滑移的现象。
断层的形成是构造应力场释放的结果。
在构造应力场的作用下，地壳会积累局部的应力，当超过岩石本身的强度时，就会导致岩石的破裂，形成断层。
其中，断层的滑动方式分为几种，包括水平走滑断层、倾覆断层、逆冲断层等。
断层活动的强度和频率与构造应力场有密切的关系。
当构造应力积累到一定程度时，断层就会发生滑动，释放应力。
因此，研究构造应力场的特征和变化，可以预测和理解断层活动的规律。
三、构造应力场与地震灾害的关系地震灾害是由地壳内部的构造应力超过岩石强度导致断层滑动而引起的。
研究构造应力场与地震的关系，对于地震的预测和防灾具有重要的意义。
构造应力场是地震发生的动力来源，通过研究该应力场的特征，可以了解何种构造环境最容易发生地震。
例如，在强烈的构造应力场作用下，大断层会产生大规模的地震。
此外，通过对构造应力场的研究，人们还可以了解地震的频率和强度的演化规律，为地震预测和灾害应对提供依据。
四、构造应力场与岩石变形的研究构造应力场是导致岩石变形和岩石力学性质变化的主要因素。
构造应力场
k 3 1
圆孔周边顶底板中点 切向应力集中系数大小随 λ 增大而增大；当λ=0时 ，巷道周边切向应力出现 极小值，k=-1。当λ=1/3 时，k=0。位于构造应力 场的巷道顶底板存在很多 压应力。
k
λ
2 3 4 5 重1 力 构造应力场 场 θ =0°,180°
矿压显现基本规律
一、煤层顶板
1、构造应力——由构造运动引起（板块、火山、升降）
现代构造应力 地质构造残余应力 构造应力场——构造运动形成： 板块挤压——板块移动，挤压边界引起（横向）；
地幔热对流——地幔上下封闭对流形成；
岩浆侵入——岩浆侵入挤压、冷凝收缩（局部）
原岩应力的分布规律
2、构造应力特点： 1）分布不均，在构造区域附近最大； 2）水平应力为主，浅部尤为明显；
1.
2. 3. 4. 5.
保证矿井安全正常生产。减少或杜绝顶板事故，必有的技术知识。
减少资源损失和贫化。例如，缩小或取消矿柱，采用合理采矿方法 ，降低混矸，提高资源的回收率。 改善开采技术。提高机械化水平，减轻工人劳动强度。 保护生态环境。减轻地表沉降，防止建筑物破坏，保护地下水资源 ，有效抽放煤层气等。 提高经济和社会效益。给方案设计、设备选型、生产技术管理提供 理论依据，从而降低采矿费用。同时，提高矿工的社会地位。
σ
θ
σ
r
• •
a
θ
•
Ri 20a
•
圆孔周围任意点的切向应力与径向应力之和为 2倍的原岩应力，即 r 2H
Λ ＝1
λ ＝1时圆孔周围应力分布
14
“孔”周围的应力分布
2、有压圆孔
当孔内有液体（或巷内支护）时，液体（或支护物）对孔壁产生附加应力。 此时，围岩将受孔内应力影响进行应力的重新分布。根据弹性厚壁筒理论得：
川滇地震活动与构造应力场特征研究
川滇地震活动与构造应力场特征研究地震是一种自然灾害，经常给人们的生活和财产带来巨大的破坏。
研究地震活动以及背后的构造应力场特征，对地震预测和防灾减灾工作具有重要意义。
本文将介绍川滇地区的地震活动情况，并探讨其与构造应力场的关系。
川滇地区，位于我国西南部，是一个地震活动频繁的地区。
该地区同时被川南、滇西和滇中三条活动断裂带交汇，构成了一个复杂的地质构造体系。
由于受到印度板块与欧亚板块的相互挤压作用，川滇地区的构造活动非常剧烈。
这种构造活动导致了大量地震事件的发生。
川滇地区的地震活动呈现出一定的特征。
首先，地震事件分布呈现出条带状，主要沿着断裂带分布。
这是由于构造应力场沿断裂带的集中作用导致的。
其次，地震的震级较高，常常超过7级，甚至可以达到8级以上。
这可能与断裂带的长度和断层面积有关，断裂带越长，断层面积越大，释放的能量也就越大。
此外，川滇地区的地震活动还表现出一定的周期性，即在某一时期内地震频发，而在另一时期内则相对较少。
这种周期性可能与构造应力场的变化有关。
构造应力场是地壳中的应力分布情况。
川滇地区由于地壳的受力情况非常复杂，导致构造应力场也十分复杂。
构造应力场的研究对于理解地震活动具有重要意义。
研究发现，川滇地区的构造应力场呈现出一定的规律。
首先，构造应力场与板块运动方向有关。
印度板块与欧亚板块的挤压作用导致了东西向的构造应力场，从而形成了川滇地区的断裂带。
其次，构造应力场的分布呈现出梯度的特点，即从高应力区向低应力区递减。
最后，构造应力场还受到地壳中的强烈变形带的影响，这些变形带往往成为地震的发生区域。
川滇地震活动与构造应力场之间存在着密切的关系。
构造应力场是地震活动的驱动力，地震事件的发生是由于构造应力场的积累和释放。
因此，通过对构造应力场的研究，可以为地震预测和灾害防治工作提供重要的科学依据。
比如，我们可以通过监测构造应力场的变化来预测未来地震的发生时间和地点。
同时，我们也可以通过研究构造应力场的特征，来评估地震事件的可能影响范围和破坏程度，为灾害防治提供参考。
构造应力场模拟——有限元理论、方法和研究进展
构造应力场模拟——有限元理论、方法和研究进展张胜利【摘要】采用有限元数值模拟方法对构造地质问题进行描述和定量化求解是当前地质学领域的研究的一个热点,在近10年以来取得了重要进展,形成了比较完整的理论和技术体系,并在一些典型的地质构造带获得了重要的研究成果.本文以有限元数值模拟方法理论作为出发点,总结分析了国内外有限元数值模拟方法在构造应力场领域的研究进展情况和技术方法,并讨论了其目前存在的问题和未来发展方向.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2010(032)004【总页数】6页(P405-410)【关键词】构造应力场;数值模拟;有限单元法【作者】张胜利【作者单位】五邑大学信息学院,广东,江门,529020;中科院广州地化所,广东,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】P315.12Abstract：The Finite Element Method（FEM）has been used in the study of tectonic stress field for a long time，and the essence of numerical modeling has been adopted to the well－established numerical methods of multidisciplinary acknowledge including mathematics，physics andmechanics for studing characters of geological tectonics.In the last decade，great advances have been made on the numerical simulation method，not only an integrated theory has been built up，but also some significant results have been born from several typical tectonic belts.So the FEM becomes one of the most important numerical methods in the study of tectonic stress field.In this paper，taking theory of FEM as a springboard，the new progress and methods in this field at home and abroad is summarized and analyzed.Some problems and prospect of the researching on the field is also given.Key words：Tectonic stress field；Numerical model；Finite element method地壳中的各种地质构造都是岩石受力发生变形的产物，它们的产生和发展必然也受力学规律的支配。
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3.6构造缝合线与主应力轴的关系
• 缝合线构造是沉积岩区常见则的溶蚀而，是压溶作用的产物。
3.6构造缝合线与主应力轴的关系
• 根据缝合线与岩层而的交切关系，分为以下2类:
• 一是与岩层而垂直或斜交的缝合线，其峰端方向指示最大主压应 力轴的方向。因此，结合其旁侧裂隙构造或断层构造，可以确定 其所在部位的应力状态; • 二是与岩层而平行的缝合线，这种缝合线是伸展作用的标志，常 常与正断层共生。因此结合邻近的正断层，可以确定伸展构造应 力场中的主应力轴方向。
按时期划分，构造应力场可划分为古构造应力场、新构造应力场
和现代构造应力场。
煤田构造应 力场是什么？
2煤田构造应力场
煤田构造应力场是指古构造应力场，主要是印支一燕山运动产
生的构造应力场，它们对我国大部分煤田构造格局和构造样式起着
决定性作用。按作用范围，可将构造应力场划分为局部构造应力场、
区域构造应力场和全球构造应力场。依据构造应力的性质，还可划
研究内容
4.1研究内容
• ①查明矿区构造形态及其展布规律。
• ②揭示构造成因机制及构造发展演化历史。 • ③探讨区域地质背景对井田构造的控制。 • ④构造预测和构造评价。
谢谢聆听
汇报结束
• 雁列脉是一组呈雁行斜列的节理被矿脉或岩脉充填而成的脉列。它可以 出砌在名种岩石中.尤以碳酸岩中最为发育，是煤田中另一类广为发育的 小型构造。
• 平行雁列脉是区域构造应力作用下形成的一种融雁列脉，其单脉走向平
行于区域最大主压应力轴，垂直于最小主压应力轴，单脉与中轴而的交 线平行于中间主应力轴。岩石力学试验表明，岩石受压破裂前沿最大剪 切而出现强应变带，带发育雁行排列的微张裂隙，它们与最大主应力轴 平行或近于平行，组成平行型雁行张裂隙。
研究方法
4煤田构造应力场研究的方法以及内容
• 曹代勇在长期科研教学实践基础上，针对我国煤田构造发育特点，
制定了以当代构造地质理论为指导、以构造控煤研究为核心、以
计算机技术为主要工具，区域构造与井田构造研究相结合、深部
构造与浅部构造研究相结合、宏观构造与微观构造研究相结合、
定性分析与定量评价相结合、形态研究与成因研究相结合、开展
3.3充填脉与煤田构造应力场研究
• 构造裂隙经矿化溶液灌满结晶形成充填脉，煤田内常见的是方解
石脉，其次是石英脉。充填脉作为愈合的破裂构造，受后期构造
应力的影响相对较小，可以较好地保存初始构造应力场的特征。
其中的方解石初始雁行张裂脉是构造应力场分析最理想的形变标
志物。
3.3充填脉与煤田构造应力场研究
• 充填脉按照几何学分类：
• (1)雁行脉，最常见的充填脉形式，以单列脉或双列脉形式产出 • (2)侧列脉 • (3)直线脉 • (4)锯齿脉
3.3充填脉与煤田构造应力场研究
3.3充填脉与煤田构造应力场研究
• 充填脉按照成因分类：
• （1）张裂脉 • （2）剪切脉 • （3）复合脉
3.3充填脉与煤田构造应力场研究
3.5小断层与主应力轴的关系
• 断距在数十厘米至数米的小断层，是煤矿中最常见的断裂构造。
就其构造变形而言，在绝大多数矿井中，这类小断层属浅层脆性
变形域。它们与3个主应力轴之间的配置关系，一般为最大主压
应力轴平行于两断层之间锐夹角等分线，最小主压应力轴平行于
两断层之间钝夹角等分线，中间主压应力轴平行于两断层而的交
3煤田构造应力场研究的形变标志物
变形痕迹
应力状态
各种构造现 象
3煤田构造应力场研究的形变标志物
镜质组反 射率及各 向异性
共扼剪节 理
有效的 形变标 志物
初始雁行 张裂脉
小褶曲
3.1镜质组反射率及各向异性
• 对煤自身的研究应是煤田构造应力场研究的重要内容。煤作为对
温度和压力十分敏感的特殊岩石，必然会保留地质历史进程中各
煤田构造应力场研究综述
汇报人：高正 2017.12.27
1
构造应力 场是什么？
2
煤田构造应力 场是什么？ 研究方法
目录 CONTENTS
3
如何研究？
4
5
研究内容
构造应力场 是什么？
1构造应力场
• 构造应力场是指一定地质历史时期，岩石圈某一空间范围内构造
应力的分布状态。它包括应力的方向、大小和性质3个基本要素。
剪节理与主应力轴之间有着较为确定的配置关系，因此可利用其 来恢复局部或区域构造应力场。大多数地质学家认为，在地壳浅 部脆性或脆一韧性变形域中共扼剪裂角小于45°，且2组初始共 扼剪节理而所夹锐角指向最大主压应力轴，钝角指向最小主压应
力轴，两组节理而的交线平行于中间主应力轴。根据这种配置关
系，便可大致恢复古构造应力场。
3.4小褶曲在煤田构造应力场研究中的作用
• 大多数煤田构造属于浅层次的脆性或脆韧性变形域，但是在煤田内的局
部区段，煤系地层组合的局部层位，以及构造发展过程中的局部时限内， 可以发生一定程度的韧性变形，褶曲就是最常见的表现形式。
• 根据应力作用方式与褶曲形成的关系，一般分出四种褶曲作用:纵弯褶曲 作用、横弯褶曲作用、滑(剪切)褶曲作用和柔流褶曲作用。其中柔流褶曲 作用是煤层流变的主要方式之一，与应力作用的关系十分复杂。
地质构造的综合研究。
4煤田构造应力场研究的方法以及内容
1992年王桂梁从技术手段、研究内容、工作目的等角度，提出煤田
滑脱构造解析流程，其研究内容包括环境背景分析、形态特征分析、
盆地拗陷分析、岩浆地热分析、平衡转换分析、系统整体分析、应
变应力分析、应力动力分析、发育演化分析和模型数值分析等十个
方面。
种应力作用的痕迹，这不仅表现为煤的碎裂，流变等物理变形，
而且还反映在更深层次，即由物理化学变化和结构变化所造成的
反射率各向异性。煤镜质组反射率各向异性是煤化过程中应力作
用的结果，可以作为一种变形组构要素，用于构造应力场分析。
3.2共扼剪节理在煤田构造应力场分析中的应用
• 共扼剪节理是煤田中数量大、分布广的一种小型构造。由于共扼
分为挤压体制构造应力场和伸展体制构造应力场。
如何研究
3煤田构造应力场研究的形变标志物
• 构造应力场分析是构造地质研究的重要内容，利用变形痕迹反推
变形的应力状态是构造应力场分析的基础工作。地壳中的各种构
造现象都是构造应力作用的产物，因此，在理论上，各种类型和
各种尺度的构造形迹都可以作为恢复古构造应力场的依据。